Efekt rybího oka, zkreslení sudu nebo tmavé kouty? Jak posoudit pohled z endoskopické kamery

Endoskopická kamera může zobrazovat zakřivené okraje, tmavé rohy nebo nerovnoměrný jas z velmi různých důvodů. Označení všech těchto efektů jako „zkreslení čočky“ ztěžuje rozhodnutí, zda je hlava kamery nevhodná, zorné pole je záměrně široké, LED diody neosvětlují cíl rovnoměrně nebo struktura sondy blokuje část obrazu.

Užitečnou otázkou není, zda snímek vypadá sám o sobě dokonale plochý. Jde o to, zda kompletní sonda poskytuje zařízení dostatečné pokrytí, využitelné detaily a stabilní osvětlení na skutečnou pracovní vzdálenost.

Nejprve určete, co obrázek ukazuje

·  Soudkové zkreslení vytváří rovné prvky v blízkosti hraničního oblouku směrem ven. Je častější u velmi širokoúhlé optiky, ale široké FOV nedokazuje, že objektiv má pevnou míru nebo známku zkreslení.

·  Poduškovité zkreslení způsobí, že se hraniční čáry ohýbají dovnitř. Může se vyskytovat u některých optických konstrukcí s delším ohniskem, ale chování endoskopu a čočky stále závisí na kompletní optické struktuře.

·  Pohled podobný rybímu oku může být záměrná projekce, která zachycuje více dutiny, stěny potrubí nebo okolní struktury. Mělo by být posuzováno podle pozorovacího úkolu, nikoli automaticky považováno za vadu.

·  Tmavé rohy mohou být optickou nebo mechanickou vinětací, ale mohou také pocházet z nerovnoměrného osvětlení LED, krycího okna nebo ocelového pláště vstupujícího do světelné dráhy, znečištění nebo samotné geometrie cíle.

Podle běžné konvence televizního zkreslení je soudkové zkreslení obvykle záporné a poduškovité kladné. Protože některý software hlásí kalibrační nebo korekční koeficienty odlišně, specifikace endoskopu by měly uvádět vzorec a testovací podmínky spíše než spoléhat pouze na „pozitivní“ nebo „negativní“.

Širší FOV je užitečné pouze tehdy, když podporuje úlohu pozorování

Široký pohled nebo pohled ve stylu rybího oka může operátorovi pomoci vidět boční stěny a okolní struktury, aniž by se sondou tolik pohyboval. Kompromisem je, že objekty mohou zabírat méně pixelů, tvary hran mohou být silně komprimované a měření prováděná v blízkosti hranice mohou být nespolehlivá bez kalibrace nebo dewarningu.

Užší pohled může umístit více pixelů na malý objekt při stejném výstupním rozlišení, ale může minout blízké stěny nebo ztížit navigaci. FOV je proto třeba vyhodnotit společně s ohniskovou vzdáleností, hloubkou ostrosti, směrem pozorování a velikostí cíle – není vybráno jako největší dostupné číslo.

Co by se mělo hodnotit u různých endoskopických zařízení?

 

Vyzkoušejte celou hlavu kamery, nejen holou čočku

Miniaturní optika endoskopu pracuje uvnitř svazku s těsnou tolerancí. Průměr čočky, velikost snímače, vzdálenost čočky k oknu, otevírání ocelového pláště, poloha LED, těsnící struktura a zarovnání sestavy, to vše může změnit konečný pohled. Čočka, která před instalací vypadá přijatelně, může po umístění do finální sondy způsobit zastínění rohů nebo částečnou překážku.

Hodnocení by mělo používat zamýšlený průměr sondy a směr pohledu, konečné krycí okénko nebo plášť, plánovaný počet a umístění LED a skutečnou strukturu kabelu. Měl by také zahrnovat požadovanou pracovní vzdálenost, materiál terče, vlhkost nebo stav těsnění a nejnižší praktickou úroveň osvětlení. Korekce zastínění objektivu může kompenzovat postupný pokles jasu, ale nedokáže obnovit obsah skrytý mechanickým otvorem ani opravit nevhodné rozložení osvětlení.

Před vyžádáním vzorku definujte použitelný pohled

Užitečný požadavek na endoskop-kameru by měl zahrnovat typ zařízení, maximální průměr hlavy kamery, přímý nebo boční směr pohledu, cílovou pracovní vzdálenost, požadované FOV, minimální velikost viditelného prvku, požadavek na LED a stmívání, délku a flexibilitu kabelu, výstupní rozhraní, požadavek na ochranu a zda je na hostiteli dostupná korekce obrazu.

Za těchto podmínek lze soudkové zkreslení, projekci rybího oka a vinětaci posuzovat jako kompromisy na úrovni zařízení. Cílem není co nejnižší hodnota zkreslení izolovaně, ale hlava kamery, která se hodí k sondě a poskytuje pohled, který může zařízení skutečně využít.